NASA-in TESS (tranzitni satelit za istraživanje egzoplaneta) pronašao je svoj prvi planet veličine Zemlje, smješten u zoni stanovanja svoje matične zvijezde. Nalaz je potvrđen svemirskim teleskopom Spitzer. Ovaj je planet jedan od rijetkih svjetova veličine Zemlje koji su ikada pronađeni u naseljenom području.
Planeta se zove TOI 700 d i udaljena je oko 100 svjetlosnih godina od Zemlje. Orbituje TOI 700, cool M-patuljak (crveni patuljak) zvijezda u zviježđu Dorado. Ovo je ključno otkriće za TESS, jer je dizajniran za iskrcavanje planeta veličine Zemlje u drugim solarnim sustavima.
Prema astronomskim konvencijama o imenovanju, TOI 700 d je četvrti najudaljeniji planet od svoje zvijezde. Slova i b su planete bliže zvijezdi. (Slovo a rezervirano je za zvijezdu i sve ostale suputnike.)
TESS pronalazi planete nadgledajući velike površine neba 27 dana. Otkriva pad zvjezdaste svjetlosti kada egzoplanet prođe između nas i zvijezde. Svaki put kada planet prođe ispred svoje zvijezde to se zove tranzit. U ovom slučaju, TESS je uhvatio tri planeta u sustavu TOI 700 tokom prelaska više puta.
Novi sustav i njegov planet u astronomskom su pogledu relativno bliski. Ta je blizina ključni dio TESS-ove misije: ne samo da je osmišljen kako bi pronašao planete veličine Zemlje, već i kako bi omogućio ostalim teleskopima da prate promatranje. To je otežalo što se egzoplaneta više udaljava.
"TESS je dizajniran i lansiran posebno kako bi pronašao planete veličine Zemlje koji kruže oko obližnjih zvijezda", rekao je Paul Hertz, direktor odjeljenja za astrofiziku u sjedištu NASA-e u Washingtonu. "Planete oko obližnjih zvijezda najlakše je pratiti s većim teleskopima u svemiru i na Zemlji. Otkrivanje TOI 700 d ključno je znanstveno otkriće za TESS. Potvrda veličine planeta i životne zone sa Spitzerom još je jedna pobjeda Spitzera kada se približava kraju znanstvenih operacija ovog siječnja. "
Zvijezda domaćina je mala, cool M-patuljka (crveni patuljak), oko 40% mase Sunca. Brojevi koje TESS studije nazivaju sektori, a TOI 700 pojavili su se u više sektora tijekom TESS-ove prve godine rada. Izvorno su astronomi pogrešno identificirali zvijezdu kao sličnu našem Suncu. To je zauzvrat učinilo da planeti izgledaju veći i topliji. Na kraju je greška ispravljena, a sada astronomi mogu vidjeti da se TOI 700 d nalazi u naseljenoj zoni.
"Kada smo korigirali parametre zvijezde, veličine njezinih planeta su opale i shvatili smo da se najudaljenija odnosi na veličinu Zemlje i u naseljenu zonu", rekla je Emily Gilbert, jedna od istraživačica i studentica na Sveučilištu u Chicago.
Jedan problem egzoplaneta koji orbitiraju oko zvijezda crvenih patuljaka je bljesak. Crveni patuljci su dugovječni, što ih čini zanimljivim kandidatima za razvoj života na njihovim planetima. Ali oni mogu pokazati značajno bljeskanje, ponekad udvostručujući svoj energetski učinak u nekoliko minuta, što uzrokuje veliku raspravu kada je u pitanju potencijalno iskorištenje njihovih planeta. Ali prema Gilbertu, TOI 700 d ne pokazuje strašnu aktivnost.
"Uz to, za 11 mjeseci podataka nismo vidjeli bljeskove zvijezde, što poboljšava izglede da je TOI 700 d useljiv i olakšava modeliranje njegovih atmosferskih i površinskih uvjeta", rekao je Gilbert.
Drugi problem egzoplaneta koji kruže oko zvijezda crvenih patuljaka je zaključavanje plime. Budući da crveni patuljci proizvode toliko manje energije od zvijezde kao što je naše Sunce, planete moraju biti vrlo blizu da bi bile u naseljenoj zoni. Ali ta blizina dovodi do zaključavanja plime, što bi moglo umanjiti šanse za stanovanje. Prema timu koji stoji iza ovog djela, koji ga je predstavio na godišnjem sastanku American Astronomical-a, ovi su planeti gotovo sigurno uredno zaključani.
Unutarnji planet, TOI 700 b, otprilike je iste veličine kao i Zemlja i orbitira svakih 10 dana. Srednji planet, 700 c, 2,6 je puta veći od Zemlje i završava orbitu svakih 16 dana. 700 c je vjerojatno svijet u kojem dominira plin. 700 d je oko 20% veće od Zemlje i završi orbitu za 37 dana.
Zbog značaja ovog otkrića - prvog svijeta veličine Zemlje u naseljenoj zoni - znanstvenici su željeli biti sigurni u to. Zbog te potrebe za sigurnošću, tim znanstvenika pod vodstvom Josepha Rodrigueza iz Centra za astrofiziku | Harvard & Smithsonian zatražili su daljnja opažanja sa Spitzerom kako bi potvrdili 700 TOI.
Nije prvi put da je NASA-in svemirski teleskop pozvan da potvrdi otkriće egzoplanete, a Spitzer ga je zabio.
"Spitzer je vidio kako TOI 700 d prolazi točno kad smo i očekivali."
Joseph Rodriguez, Harvard i SMithsonian Center za astrofiziku
"S obzirom na utjecaj ovog otkrića - da je to prvi TESS-ov planetar veličine planeta Zemlje - zaista smo htjeli da naše razumijevanje ovog sustava bude što konkretnije", rekao je Rodriguez. "Spitzer je vidio kako TOI 700 d prolazi točno kad smo i očekivali. To je sjajan dodatak naslijeđu misije koja je pomogla potvrditi dvije planete TRAPPIST-1 i identificirati još pet. "
Spitzer je pružio snažnu potvrdu onoga što je TESS pronašao. Potvrdilo je da je tranzit ustvari planet, a ne manja, dimnija zvijezda. Spitzer je također poboljšao povjerenje u TESS mjerenja. U priopćenju za medije, NASA kaže da je Spitzer "pooštrio svoja mjerenja tijekom orbitalnog perioda <TOI 700 d> za 56%, a njegova veličina za 38%." Dodatna potvrda otkrića malog zemaljskog teleskopa sa 1 metra pružila je dodatnu potvrdu otkrića.
Ali čak i uz sve to promatranje, astronomi su još u ranim fazama proučavanja ovog planeta i njegovog sustava. Zahvaljujući svojoj blizini, astronomi će moći koristiti zemaljske teleskope da preciznije prouče 700 d mase i da se nadaju da će potvrditi zemaljsku ili plinovitu prirodu sve tri egzoplanete u sustavu.
Gledajući dalje unaprijed, budući teleskopi - i zemaljski i svemirski teleskopi - trebali bi biti u stanju detaljnije proučavati planete, možda čak i odrediti njihov atmosferski sastav. Ali to je u budućnosti. Zasad su dragocjene informacije koje imaju astronomi: mogu se koristiti za modeliranje planeta i predviđanja.
Istraživači iz NASA-inog centra za svemirske letove Goddard već su stvorili 20 modela 700 potencijalnih okruženja kako bi vidjeli kakvi bi tlačni i temperaturni uvjeti mogli dovesti do stanovanja. Ali što god oni modeliraju, a koja god buduća praćenja utvrde oko 700 d, vjerojatno će se vrlo razlikovati od Zemlje. Svjetski zaključan svijet imao bi znatno drugačije vrijeme i klimu.
"Uzbudljivo je jer bez obzira što saznamo o planeti, izgledat će potpuno drugačije od onoga što imamo ovdje na Zemlji."
Gabrielle Engelmann-Suissa, asistentica na istraživanju, vođa tima za modeliranje.
Modeli služe važnoj svrsi u razumijevanju egzoplaneta poput TOI 700 d. Modeliranjem atmosfere planete astronomi mogu predvidjeti kako bi izgledali atmosferski spektri. Ovi se modeli mogu usporediti sa stvarnim spektrima kada ih dobijemo, kako bi astronomima dobili svojevrsno polazište za daljnje razumijevanje egzoplaneta.
"Jednog dana, kada imamo stvarne spektre od TOI 700 d, možemo ih povući, usporediti ih s najbližim simuliranim spektrom, a zatim to prilagoditi modelu", rekla je Gabrielle Engelmann-Suissa, asistentica u Goddardu koja je vodila tim za modeliranje , "Uzbudljivo je jer bez obzira što saznamo o planeti, izgledat će potpuno drugačije od onoga što imamo ovdje na Zemlji."
Modelarski tim proizveo je 20 različitih modela za 700 d. U jednoj simulaciji egzoplaneta je imala gustu atmosferu kojom dominira ugljični dioksid sličan mladom Marsu. U tom je modelu strana okrenuta zvijezdama imala dubok sloj oblaka. U drugom modelu, planeta je kopnena inačica Zemlje, bez oblaka i s vjetrovima koji odlivaju s noćne strane planeta, konvergirajući se na zvjezdanu stranu.
TESS je otprilike na pola puta kroz dvogodišnju misiju pronalaska egzoplaneta. Astronomi očekuju da će TESS pronaći 10 000 planeta, a procjenjuju da bi oko 10 takvih moglo biti na Zemlji sličnim svjetovima u obitavajućim zonama zvijezda poput našeg Sunca. TESS vodi i upravlja MIT, a njime upravlja NASA-in Goddard Centar za svemirske letove.
Više:
- Priopćenje za javnost: NASA-ov planetarni lovac pronašao je prvi svijet veličine Zemlje za stanovanje
- NASA: TESS, tranzitni satelit za istraživanje egzoplaneta
- Svemirski magazin: Sada kada je TESS operativan, astronomi procjenjuju da će pronaći 14.000 planeta. 10 Mogli bi biti zemaljski svjetovi u životnoj zoni zvijezde Sunčane zvijezde
